JP2013054318A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】違和感を生じない表示が可能な画像表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の画像表示装置１は、中心となる軸線Ｚの回りの全周の画像を撮像可能な画像撮影部４０と、前記軸線Ｚを中心とした全周方向に設けられた表示部２０と、を備える画像表示装置１であって、該画像表示装置１における方位を検出可能な方位検出部５１ｂと、画像撮影時には、前記検出された方位をもとに、前記画像撮影部４０で撮像された画像データに撮像時の方位情報を付与し、該画像データとともに記憶部５２に記憶させ、画像表示時には、前記記憶部５２に記録されている画像データを撮影時の方位情報とともに読み出し、前記読み出された画像データを、該画像データの撮影時の方位に合わせて前記表示部２０において表示させる画像処理部５１ａと、を備えること、を特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像表示装置に関するものである。

デジタル画像等を表示する画像表示装置として、３６０°の全周囲表示が可能な半球状の表示部を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３９２１２０５号公報

このような表示装置を使用する際に、その表示装置が現在置かれている場所と同じ場所で過去に撮影された画像を表示させる場合がある。この際、表示画像の方位が、現実の方位とずれて表示されると観察者は違和感を生じる。

本発明の課題は、違和感を生じない表示が可能な画像表示装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、中心となる軸線（Ｚ）の回りの全周の画像を撮像可能な画像撮影部（４０）と、前記軸線（Ｚ）を中心とした全周方向に設けられた表示部（２０）と、を備える画像表示装置（１）であって、該画像表示装置（１）における方位を検出可能な方位検出部（５１ｂ）と、画像撮影時には、前記検出された方位をもとに、前記画像撮影部（４０）で撮像された画像データに撮像時の方位情報を付与し、該画像データとともに記憶部（５２）に記憶させ、画像表示時には、前記記憶部（５２）に記録されている画像データを撮影時の方位情報とともに読み出し、前記読み出された画像データを、該画像データの撮影時の方位に合わせて前記表示部（２０）において表示させる画像処理部（５１ａ）と、を備えること、を特徴とする画像表示装置（１）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像表示装置（１）であって、前記画像表示装置（１）は、基準位置（Ｐ）を有し、前記方位情報は、前記画像撮影部（４０）における画像の撮影時における、前記方位検出部（５１ｂ）で検出された方位と、前記軸線（Ｚ）から前記基準位置（Ｐ）へ向かう方位との間の角度差であること、を特徴とする画像表示装置（１）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像表示装置（１）であって、前記方位検出部（５１ｂ）において方位検出ができなかった場合、画像撮影部（４０）で撮影される第１画像の第１輝度分布と、前記記憶部（５２）より読み出された第２画像との第２輝度分布とを比較し、前記第２画像を前記表示部（２０）に表示する際に、前記第１輝度分布と前記第２輝度分布とを比較し、前記第２輝度分布と前記第１輝度分布との差が最も小さくなる位置に、前記第２画像を表示させること、を特徴とする画像表示装置（１）である。

本発明によれば、違和感を生じない表示が可能な画像表示装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である画像表示装置の外観斜視図である。 画像表示装置の概念的な縦断面図である。 画像表示装置の機能ブロック構成図である。 画像表示装置の方位を示す図であり、（ａ）は撮影時、（ｂ）は表示時を示す。 画像再生時の画像表示装置の表示部を示した図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態の画像表示装置１の外観斜視図である。図２は、画像表示装置１の概念的な縦断面図である。図３は、画像表示装置１の機能ブロック構成図である。

画像表示装置１は、半球状のスクリーン２０を備え、中心の軸線Ｚの周方向全周（周囲３６０°）に画像を表示可能である。
図１、図２に示すように、画像表示装置１は、直方体状の中空部材である基部筐体１Ａに、表示部１０と、画像撮影部４０と、制御装置５０と、を備えて構成されている。
表示部１０は、スクリーン２０と、画像投影部３０と、を備えている。
スクリーン２０は、所定厚さの透明素材（アクリル等の樹脂やガラス）によって中空半球面体のドーム状に形成され、その内周面に、内部から照射される画像光を乱反射するスクリーン層（図示せず）を備えている。
スクリーン２０の外周面には、タッチパネル２１（図３参照、図１および２には示さず）が設けられている。

タッチパネル２１は、ユーザがスクリーン２０の表面を指で接触することによって、画像表示装置１を操作するための操作信号を出力する。タッチパネル２１は、後述画像投影部３０による画像の投影範囲（スクリーン２０の表示領域）上に格子状に区切られた微細な入力領域を有しており、ユーザがこのタッチパネル２１上を指やタッチペンで接触（タッチ操作、なぞり操作）すると接触位置にある入力領域がオンされる。タッチパネル２１は、オンされた入力領域のタッチパネル２１上における位置を特定する情報、たとえば座標値をタッチパネル２１の操作信号として後述する制御回路５１へ出力する。
なお、タッチパネル２１と基部筐体１Ａの内部に設けられた制御装置５０とを結ぶケーブルは、後述する画像投影部３０による画像の投影を妨げないように、スクリーン２０と基部筐体１Ａとの接合面から基部筐体１Ａの内部に配線される。

画像投影部３０は、投影レンズ３１と、表示素子３２と、バックライト３３と、投影駆動部３４とが一体に構成され、基部筐体１Ａの内部の、スクリーン２０の半球面体の中心軸上付近に配置されている。
投影レンズ３１は、たとえば投影角がほぼ１８０°の魚眼レンズであり、後述する表示素子３２が生成した光像をスクリーン２０の内壁面に向けて投影する。
表示素子３２は、たとえば透過型の液晶パネル等により構成され、投影駆動部３４からの駆動信号によって駆動されて、画素ごとの液晶層の光の透過率を変化させた画像を形成する。

バックライト３３は、基板上に複数のＬＥＤを全体として均一な発光量の面光源となるように二次元に配列して構成されている。バックライト３３は、表示素子３２の背面側に、表示素子３２に照射光を照射するように隣接して配設されている。そして、バックライト３３は、制御装置５０における制御回路５１からの制御信号に応じて投影駆動部３４により供給される電流に応じた明るさで、表示素子３２を照明する。

投影駆動部３４は、後述する制御回路５１からの制御信号に応じて、表示素子３２を制御駆動（画像処理部５１ａにより生成された投影画像データに応じて表示素子３２の駆動信号を生成）する。

上記構成の画像投影部３０は、制御回路５１からの情報に基づいて投影駆動部３４によって制御駆動され、バックライト３３の照明光を表示素子３２が画像信号に応じて変調して光像を生成し、その光像を投影レンズ３１がスクリーン２０の内壁面の略全域（後述する画像撮影部４０におけるＰＡＬレンズ４１部分を除いて）に投影する。

そして、上記スクリーン２０と画像投影部３０とから成る表示部１０は、画像投影部３０から投影された光像を、スクリーン２０が、内周面のスクリーン層で画像投影部３０から投影された光像を外部から観察可能な画像として表示する。

画像撮影部４０は、画像表示装置１の外部を軸線Ｚを中心とした全周、すなわち全方位（水平方向に３６０度）撮影可能な光学系、たとえばＰＡＬ（Ｐａｎｏｒａｍｉｃ Ａｎｎｕａｌ Ｌｅｎｓ）を備える小型カメラであり、スクリーン２０の半球面体の頂部に設けられている。
画像撮影部４０は、ＰＡＬレンズ４１と、撮影レンズ４２と、撮像素子４３とを備えている。
ＰＡＬレンズ４１は、たる型の透明体からなり、一点鎖線で示す軸線Ｚのまわりに凸形状に形成された外周面４１ａと、上端面４１ｂと下端面４１ｃとを有している。上端面４１ｂは凹状の湾曲面で、透明体内を通過してこの到達する光に対しては凸形状の反射面として作用する。下端面４１ｃは軸線Ｚと垂直な平面で、透明体内を通過してこの面に到達する光に対してレンズ面（屈折面）として作用する。

外周面４１ａは軸線Ｚと垂直な平面によって、上方外周面４１ｒと下方外周周面４１ｍとに分割され、上方外周面４１ｒは周囲の３次元像が入射する面でレンズ面（屈折面）として作用し、下方外周面４１ｍは上方外周面４１ｒから入射し透明体内を通過してこの面に到達する光に対して凹面状の反射面として作用する。

上記構成のＰＡＬレンズ４１では、その周囲の３６０度の円筒空間Ｐの３次元像は、上方外周面４１ｒのなす空間角の幅で取り込まれる。上方外周面４１ｒを通ってＰＡＬレンズ４１内に入射した光は、対向する下方外周面４１ｍで反射して、次に上端面４１ｂで反射して、下端面４１ｃより射出される。このとき、下端面４１ｃから射出された光束はＰＡＬレンズ４１内に虚像を結ぶ。

撮影レンズ４２は、たとえばリレーレンズにより構成され、後述するようにＰＡＬレンズ４１により虚像を結んだ画像表示装置１の周囲の３６０度方向からの光束を正立像として撮像素子４３に結像させる。
撮像素子４３は、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳ等により構成され、ＰＡＬレンズ４１および撮影レンズ４２を介して撮像面に結像した像を撮像して、画像信号をケーブル６０を介して後述する制御装置５０に出力する。

上記画像撮影部４０は、画像投影部３０からスクリーン２０へ画像投影を極力妨げないように小型に構成されている。また、画像撮影部４０への電力供給および画像撮影部４０からの画像信号の送信を行うためのケーブル６０（図２）は、画像投影部３０によるスクリーン２０への画像投影の妨げにならない程度に細いケーブルを用いる。なお、ケーブル６０を用いて画像信号を制御装置５０へ送信するものに代えて、無線通信により画像信号を制御装置５０へ送信してもよい。

制御装置５０は、図３に示すように、制御回路５１と、画像メモリ５２と、外部インタフェース５３と、カードインタフェース５４と有している。
制御回路５１は、制御プログラムに基づいて、画像表示装置１の各構成要素を制御し、各種のデータ処理を実行する演算回路である。制御回路５１は、画像撮影部４０および表示部１０（画像投影部３０）の駆動を制御する。また、制御回路５１は、画像処理部５１ａと、方位検出部５１ｂと、を機能的に備える。

画像処理部５１ａは、画像撮影部４０から入力した画像信号に対して種々の画像処理を施して投影画像データを生成する。
また、画像処理部５１ａは、作業用メモリや表示用メモリなどを有し、画像メモリ５２に記録されている画像データに基づいて、表示部１０による表示画像データ（画像投影部３０によりスクリーン２０に画像を投影するための投影画像データ）を生成する。この際、以下に述べる方位検出部５１ｂで検出された、画像表示装置１の方位と、表示画像データの方位とを一致させる処理も行う。

方位検出部５１ｂは、例えば、電子コンパス等で、撮像素子４３で撮像した際の、画像表示装置１が向いている方位を検出する。検出された方位情報は、画像メモリ５２に撮影画像を記憶する際、撮影画像に、例えばＥｘｉｆ等のメタデータとして付与される。

外部インタフェース５３は、たとえば画像表示装置１に電子カメラやパーソナルコンピュータなどの外部機器を接続するＵＳＢインタフェースである。画像表示装置１は、外部インタフェース５３を介して外部機器から画像ファイルなどを入力する。カードインタフェース５４は、メモリカード７０が着脱可能なインタフェースである。
カードインタフェース５４は、制御回路５１の制御に基づいて、画像ファイルをメモリカード７０に書き込んだり、メモリカード７０に記録されている画像ファイルを読み出すインタフェース回路である。
メモリカード７０はコンパクトフラッシュ（登録商標）やＳＤカードなどの半導体メモリカードである。

画像メモリ５２は、たとえばハードディスク等の不揮発性メモリである。
画像メモリ５２には、表示画像データが記憶される。この際、上述したようにＥｘｉｆ情報として方位情報が記録される。また、画像メモリ５２には、外部インタフェース５３やカードインタフェース５４を介して外部機器やメモリカード７０から入力した画像ファイルなどが記録されている。

画像表示装置１での撮影シーケンスを説明する。
（概要）
上記のように構成された制御装置５０は、ユーザによる前述したタッチパネル２１の操作入力に基づいて、投影駆動部３４を制御して記録媒体等（画像メモリ５２、外部インタフェース５３を介した外部機器、カードインタフェース５４に接続されたメモリカード等）が保持する種々画像を表示部１０におけるスクリーン２０に表示する。また、画像撮影部４０によって画像表示装置１の外部周辺を撮像し、その撮像をスクリーン２０に表示し、指令に応じて記録媒体等に記録する。

（撮影時）
まず、画像表示装置１は、タッチパネル２１を介して、使用者からのキャプチャ（画像取得）指示の操作が行われると、画像撮影部４０によって撮像された画像を、撮像素子４３から取得し、制御回路５１内の作業用メモリに一旦保存する。

図４は画像表示装置１の方位を示す図であり、（ａ）は撮影時の画像表示装置１の方位の一例を示す。方位検出部５１ｂは、画像表示装置１の中心から北Ｎへ向かう方向を検出する。
ここで、画像表示装置１の表示部２０や画像撮影部４０の形状自体は半球状であるため外観からはどの向きでも同じように見えるが、画像表示装置１としては基準位置を有しており、その位置を図４にＰで示す。

制御回路５１の画像処理部５１ａは、中心Ｏから北Ｎへ向かう方向と、中心Ｏから位置Ｐへ向かう方向との差であるθＡ１を求め、このθＡ１を、作業用メモリに保存されている画像データにＥｘｉｆ情報として付加し、画像メモリ５２に記録する。

（再生時）
次に、再生時の処理を説明する。タッチパネル２１より再生を選択すると、画面には図５で示すように、画像メモリ５２に記録されている画像が複数表示される。
ある画像がタッチパネルを介して選択されると、その画像データとともにその画像に記録されている方位情報θＡ１も画像処理部５１ａに読み込まれて作業用メモリに一旦保存される。

図４（ｂ）は撮影時の画像表示装置１の方位を示したものである。画像表示装置１は、方位検出部５１ｂにより、現在の画像表示装置１における北Ｎの向きを検出する。
制御回路５１は、撮影時と同様に、基準位置Ｐと、方位検出部５１ｂで検出された北の方向Ｎとの差、θＡ２を求める。θＡ２は一旦作業用メモリに記憶される。
そして制御回路５１は、読み込まれた画像に記録されている方位情報であるθＡ１と、現在の画像表示装置１の向いている方位情報であるθＡ２との差異ΔθＡを算出する（図４（ｂ）参照）。
すなわち、画像表示装置１は、前回撮影時と比べて＋ΔθＡだけ回転していることになる。

次に画像表示装置１は、算出した方位の差異ΔθＡに基づき、読み込まれた表示用の画像を回転させる。この回転処理は作業用メモリで行われる。
回転処理が終了すると、作業用メモリ上の回転済み画像データが表示用メモリに転送され、表示デバイスから画像が表示される。
これにより、撮影時において、例えば方位がＮの位置に存在していた被写体は、表示時においてもＮの方位に表示されることになる。したがって、表示画像の方位が、現実の方位と一致しているので、観察者は違和感を生じることなく、表示画像の観察が可能となる。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）方位検出部５１ｂの方位取得は遮蔽物などにより失敗する場合がある。方位取得が失敗した場合、読み込まれた表示用画像と、現在の周囲を撮影した画像とで画像比較を行って、表示用画像の表示方向を決定するようにしてもよい。この場合、表示用画像を、軸線Ｚを中心として回転させ、現在の周囲を撮影した画像と比較し、両者の輝度の差が最も小さくなる表示用画像の位置を求め、それに基づいて撮影画像の表示を行うようにしてもよい。

より具体的に説明すると、例えば制御回路５１は、輝度分布検出部を備えてもよい。
輝度分布検出部は、画像メモリ５２から読み込まれた表示用画像データから、表示用画像の輝度分布情報を検出する。
輝度分布検出部による輝度分布の検出は、表示用画像を、軸線Ｚを中心として周方向に等角度で扇状の単位領域に分割し、その分割した各々の単位領域に含まれる画素の輝度レベルの平均値を算出する。
次に、画像撮影部４０で現在の周囲の画像を撮像し、表示用画像の場合と同様に、輝度分布情報を検出する。
表示用画像を軸線Ｚを中心として回転移動させ、現在の周囲の画像の輝度分布との差がもっとも小さくなる位置を見つける。そして、その位置で、表示用画像を表示させる。

（２）例えば、画像が表示されている状態で、画像表示装置１が回転された場合、表示画像の回転が、実際の装置の回転よりも遅く移動するようにしてもよい。すなわち、画像表示装置１の回転が先行し、やや遅れて表示画像が追従するようになる。

なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１：画像表示装置、１０：表示部、２０：スクリーン、３０：画像投影部、４０：画像撮影部、５０：制御装置、５１：制御回路、５１ａ：画像処理部、５１ｂ：方位検出部、５２：画像メモリ、Ｐ：基準位置

Claims (3)

1. 中心となる軸線の回りの全周の画像を撮像可能な画像撮影部と、
   前記軸線を中心とした全周方向に設けられた表示部と、を備える画像表示装置であって、
   該画像表示装置における方位を検出可能な方位検出部と、
   画像撮影時には、前記検出された方位をもとに、前記画像撮影部で撮像された画像データに撮像時の方位情報を付与し、該画像データとともに記憶部に記憶させ、
   画像表示時には、前記記憶部に記録されている画像データを撮影時の方位情報とともに読み出し、前記読み出された画像データを、該画像データの撮影時の方位に合わせて前記表示部において表示させる画像処理部と、
   を備えること、を特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置であって、
   前記画像表示装置は、基準位置を有し、
   前記方位情報は、前記画像撮影部における画像の撮影時における、前記方位検出部で検出された方位と、前記軸線から前記基準位置へ向かう方位との間の角度差であること、
   を特徴とする画像表示装置。
3. 請求項１または２に記載の画像表示装置であって、
   前記方位検出部において方位検出ができなかった場合、
   画像撮影部で撮影される第１画像の第１輝度分布と、
   前記記憶部より読み出された第２画像との第２輝度分布とを比較し、
   前記第２画像を前記表示部に表示する際に、前記第１輝度分布と前記第２輝度分布とを比較し、前記第２輝度分布と前記第１輝度分布との差が最も小さくなる位置に、前記第２画像を表示させること、
   を特徴とする画像表示装置。

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